高含固厨余垃圾垂直流厌氧处理系统的构建与启动

我国厨余垃圾产量巨大，含固率在25%左右，不适于填埋，厨余垃圾处理亟待寻找其他出路.本研究在中温（（37±1）℃）条件下，构建了垂直流厌氧处理系统处理高含固厨余垃圾，并对其启动阶段运行效能及启动后系统微生物群落结构进行了分析.稳定运行后，系统容积负荷为9.79 g·L^-1·d^-1，挥发性固体（VS）降解率为80.57%±4.10%，比产气率（SBP）和比甲烷产率（SMP）分别为（0.748±0.078）L·g^-1·d^-1和（0.405±0.052）L·g^-1·d^-1，系统缓冲能力强，具有良好的产气能力，不存在酸抑制和氨抑制的情况.对不同位置的微生物群落结构进行分析，细菌在反应器主体的优势菌为Chloroflexi菌门中的Levilinea菌属，参与碳水化合物水解酸化的细菌分布较广；古菌的优势菌属则为Methanothrix、Methanobacterium和Methanolinea，均与产甲烷有关.     

土壤微生物对苯的降解研究

使用大庆油田石油污染土壤中分离出优势菌种(革兰氏阴性G^-、黄杆菌属Flavobacterium),在实验室可控条件下,研究了该菌种对苯的降解规律和特点.研究发现:微生物对苯浓度耐受范围8.8～17.6 mg·L^-1,大于17.6mg·L^-1时,对该菌株产生明显的抑制作用.降解体系在pH为6.5～7.0之间达到对苯的较高降解水平,最佳降解率出现在苯初始浓度7.04～13.2mg·L^-1之间;苯在微生物细胞内外的浓度变化趋势呈现一致.-lgP(P为有机溶剂苯在细胞膜和水相中的分配系数的比值)的变化能够较好的表征苯在微生物细胞内外的降解趋势和毒性变化;当体系中苯的初始浓度大于8.8mg·L^-1时,苯的降解率与P值变化趋于一致.     

锡矿山矿区食物中的锑污染及生物可给性研究

在湖南锡矿山锑矿区采集蔬菜类、主食类、肉类、蛋类等9种食物. 结果表明蔬菜类Sb浓度平均值为9.67 mg·kg^-1,主食类及肉类的Sb含量较低,平均浓度分别为0.025 mg·kg^-1和0.40 mg·kg^-1. 胃肠模拟法测得的Sb生物可给性为9.0%~57.7%,其中蔬菜中Sb生物可给性显著低于主食类及肉类. 生物可给性与食物中Fe含量呈显著负相关(r=-0.75,p=0.02),还与食物的植酸、草酸含量呈显著负相关(r=-0.95,p=0.01;r=-0.77,p=0.016). 根据锡矿山周边居民各类膳食的摄入量进行健康风险评估,以食物中的Sb总浓度计算暴露风险时,居民每日经由食物摄入的Sb总量达10227.01 ng·kg^-1·d^-1,经生物可给性矫正后下降为1807.02 ng·kg^-1·d^-1,但仍高于USEPA建议的400 ng·kg^-1·d^-1的参考剂量. 说明矿区经由Sb污染食物暴露依然存在健康风险,且考虑生物可给性对准确评价暴露风险至关重要.     

pH值对易腐有机垃圾厌氧发酵产物分布的影响

易腐有机垃圾的厌氧发酵(水解和酸化)程度和发酵类型受pH值的影响.批式实验结果表明:发酵液pH=7时有利于微生物的生长繁殖,从而促进碳水化合物的水解和酸化过程,还能促进可溶性蛋白的酸化过程.在不同pH值条件下,易腐有机垃圾的基本发酵类型为:pH=7时主要进行丁酸发酵;pH=8时丁酸发酵类型逐渐占优势;而pH=5时丙酸发酵类型逐渐占优势.乳酸是酸化初期的主要产物,但在发酵液的pH=5和pH=7条件下,乳酸可被微生物进一步代谢,而pH=8时乳酸却未能被代谢.在酸化初期醇的产生量大于挥发性脂肪酸,酸化后期pH=5和pH=7时挥发性脂肪酸与醇产生量比值为1.2～1.5∶1,而pH=8时两者比值为1.6～2.5∶1.pH为5、7和8三者的水解速率常数k_h分别为0.000 8 h^-1、0.000 9 h^-1和0.000 2h^-1.pH=7在反应时间t>100 h以后,发酵液中可溶态总有机碳全部由酸化产物组成,酸化完全;而pH=5和pH=8达到酸化完全的反应时间分别为t>300 h和t>600 h.     

固定化工程菌对偶氮染料脱色及强化作用

利用聚亚胺酯大孔泡沫吸附固定基因工程菌Escherichia coli JM109 (pGEX-AZR),研究其对偶氮染料的脱色动力学及生物强化作用.实验表明,固定的E.coli JM109(pGEX-AZR) 对酸性大红GR的脱色动力学符合Andrews方程,动力学常数为μ_max,c、K_c、K_ic分别为49 .2 mg·(g·h)^-1、710 .43 mg·L^-1和681 .62　mg·L^-1,R²为0 .995.将固定的E.coli JM109(pGEX-AZR)按10%的比例投加到厌氧序批式活性污泥反应器中连续运行32 d,含有固定化工程菌的强化体系耐浓度冲击的能力和脱色率均高于对照体系,脱色率可以稳定在90%以上.利用RISA对其微生物群落结构进行分析,E.coli JM109(pGEX-AZR)及降解酸性大红GR的优势菌群可以在污泥体系中稳定存在.     

颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO₂的影响.用Haldane模型描述厌氧氨氧化反应动力学,得到最大氨氮反应速率6.65×10^-3 mg·(mg·h)^-1、氨氮半饱和常数87.1 mg·L^-1和抑制常数1 123 mg·L^-1,亚硝态氮半饱和常数15.39 mg·L^-1和抑制常数159.5 mg·L^-1.微量NO₂对厌氧氨氧化具有强化作用,基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO₂强化函数,估计了强化函数中的最大强化系数48.79、NO₂半饱和常数2 480 mg·m^-3、NO₂抑制常数4.22 mg·m^-3和基础速率系数0.018 2.试验中大部分的NO_x出现损失.     

内循环式厌氧反应器启动过程中颗粒污泥的特性

研究了IC反应器的快速启动方法和启动过程中颗粒污泥性质.结果表明,由于反应器成功滞留了大量活性高、沉降性能好的颗粒污泥,反应器初次启动可在20d内完成,二次启动15d内完成,反应器负荷可达12～15kg·(m³·d)^-1,COD去除率85%以上;IC反应器启动结束后,其颗粒污泥的性质发生显著变化,平均粒径由0.88mm增大到1.25mm,平均沉降速度由接种污泥的35.4m·h^-1增加到105.17m·h^-1,最大比产甲烷活性382.98 ml·(g·d)^-1]几乎为初期的4倍,产甲烷优势菌由Methanothrix转变为产甲烷球菌和短杆菌.     

基于PMA-定量PCR选择性检测技术的病原菌消毒特性研究

建立了一种核酸染料propidium monoazide(PMA)与定量PCR技术联合选择性检测活性病原菌的技术(PMA-qPCR),以大肠杆菌作为模式菌,研究了氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活特性.结果表明,PMA染料能够分别去除99.94%和99.99%的来自非活性大肠杆菌和沙门氏菌的DNA,PMA-qPCR技术能够有效区分活性菌与非活性菌;PMA-qPCR技术得到的氯和一氯胺消毒对大肠杆菌的灭活曲线符合一级动力学方程,灭活速率常数分别为 2.24 L·(mg·min)^-1和0.0175 L·(mg·min)^-1,低于平板培养法得到的灭活速率常数;当大肠杆菌的去除率达到99%时,采用PMA-qPCR技术检测需要的ct值相比于平板培养法从0.6 mg·L^-1·min上升到0.9 mg·L^-1·min(氯消毒)和从20 mg·L^-1·min上升到超过100 mg·L^-1·min(一氯胺消毒);随着ct值的升高,常规qPCR的检测结果基本不变,因此常规qPCR不能够反映氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.作为一种新的表征消毒特性的检测技术,PMA-qPCR技术有助于更为准确地评价氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.     

生物滴滤塔对疏水性VOCs气体的去除及其生物膜特性研究

利用正己烷降解菌Pseudomonas mendocina NX-1和二氯甲烷（DCM）降解菌Methylobacterium rhodesianum H13强化生物滴滤塔（BTF）同时净化不同疏水性的正己烷和DCM混合废气,研究了挂膜启动阶段及稳定运行阶段BTF对污染物的去除性能与限制因素及生物膜相的特性变化.结果表明,在正己烷和DCM浓度均为100 mg·m^-3,停留时间（EBRT）为60 s的条件下,运行25 d即可完成BTF的启动,正己烷和DCM的去除率分别可达到65%和100%.系统稳定运行时,正己烷和DCM的最大去除负荷分别为16.1 g·m^-3·h^-1和92.0 g·m^-3·h^-1.正己烷和DCM的去除过程分别受到传质限制与反应限制影响.BTF稳定运行后,塔内生物膜胞外聚合物（EPS）中蛋白质（PN）含量逐渐增加至启动时的2.7倍,蛋白质与多糖的比值（PN/PS）从0.28增加至0.96.生物膜表面相对疏水性从21%增加至66%,Zeta电位从-12.7 mV降低至-9.2 mV.压降的模拟结果与实验数据良好拟合（R²>0.96）.     

改进型气升式硝化反应器剪切特性的研究

研究了气升式硝化反应器的剪切特性及其影响因素.结果表明,该反应器的剪切率呈现一定的空间分布.当进气流量为430～2 700 L·h^-1时,反应器总体剪切率为(0.702～3.13)×10⁵s^-1,升流区剪切率为(1.07～31.3)×10⁵s^-1,气液分离区剪切率为(1.12～25.0)×10⁵s^-1,最大剪切率出现在升流区.操作条件和反应器结构对该反应器的剪切率均有重大影响.当进气流量控制在1 300～2 700 L·h^-1时,升流区和气液分离区的剪切率先降低后升高.剪切率与导流筒直径呈负相关,导流筒直径从4.0cm增大到5.5cm,升流区、气液分离区及总体剪切率分别降低85.5%、82.3%、80.6%.而与混合元件数成正相关,当导流筒直径为4.0cm时,较之普通反应器,改进型反应器升流区剪切率增大6.14(N=10)和7.97(N=39)倍,气液分离区剪切率增大7.18(N=10)和9.14(N=39)倍,总体剪切率增大6.35(N=10)和8.44(N=39)倍.该反应器的局部最大剪切率与总体剪切率之比(β)为3.68～7.66,采用较大的导流筒尺寸和适宜的静态混合元件数可促进剪切率的均匀分布.     

高浓度有机废水二相厌氧消化过程特性研究

以填充床生物膜酸化反应器与上流式污泥床反应器（UASB）甲烷化反应器组成的二相厌氧消化装置处理高浓度啤酒废水或合成废水,最大处理能力为32～35kgCOD/d·m³。提出了二相工艺高负荷运行时最低必需酸化率的概念。进水浓度5000mgCOD/L,容积负荷30kgCOD/d·m³时,最低酸化率为28％。对主要操作参数的灵敏度分析表明,操作负荷、酸化率和进水碱度是影响COD去除率的主要操作参数。对二相厌氧消化系统中影响反应器内微生物群系的生态平衡、微生物本征活性和反应器宏观行为的主要因素进行了分类和综合讨论。     

改进的二相厌氧消化系统的特性研究

研究填充酸化反应器及其与ＵＡＳＢ甲烷化反应器组成的二相厌氧消化系统的运行特性,填充酸化反应器启动方便酸化速率高,抗水力冲击和ｐＨ波动的能力强,ＣＯＤ容积负荷达２００ｋｇ／（ｍ＾３．ｄ）,采用预调碱工艺,二相消化运行正常,可高效地处理酿酒废水,在进为ＣＯＤ浓度１０００－７０００ｍｇ／Ｌ,ＣＯＤ负荷４０ｋｇ／（ｍ＾３．ｄ）时,出料ＣＯＤ浓度小于２００ｍｇ／Ｌ对抗生素生产废水也有较好的处理效果。     

土壤酸化空间信息模型构建及其在贵州龙里实验区的应用

依托遥感和地理信息系统理论和技术,基于TM数据、气象资料和化学实测数据,将基于能量循环的土壤水平衡模型和基于物质循环的土壤酸化模型相耦合,构建了土壤酸化空间信息模型,解决了土壤化学性质从点尺度到空间尺度的扩展.并以季节尺度模拟了酸沉降对土壤化学性质的影响,分析了贵州省龙里县2007年不同植被类型覆盖土壤受酸沉降影响的定量变化特征,结果表明,①从空间角度来说,在同一季节内,不同植被覆盖类型土壤水的pH值和土壤盐基饱和度的大小关系为:草地混交林灌丛针叶林;②从时间角度来说,土壤水盐基浓度主要与土壤水含量呈负相关性,即浓度随着土壤水含量的增加而降低.不同季节相同指标的浓度由高到低为:春季秋季冬季夏季;③不同植被覆盖类型土壤受相同酸沉降的影响不同,受酸雨影响由大到小为:针叶林灌丛混交林草地.     

异丙醇工业废水生物处理研究

感光材料工业排出的异丙醇废水的ＢＯＤ５ＣＯＤｃｒ 比值为０ ．４０ 左右，可生化性良好；经水解酸化处理后该废水的ＢＯＤ５ＣＯＤｃｒ 比值可提高至０ ．５０ 左右，平均增加了２５ ％ ，证实了水解酸化菌在该工艺条件下具有提高异丙醇废水可生化性的功能．水解酸化———好氧串联工艺对该废水总的处理效果表明：在异丙醇废水ＣＯＤｃｒ 进水浓度２０００ ～３０００ｍｇＬ 范围内，ＣＯＤｃｒ 总去除率可达９０ ％ 左右，ＢＯＤ５ 总去除率可达９５ ％ 左右．     

微氧水解酸化工艺处理高浓度抗生素废水

试验研究了高浓度难生物降解抗生素废水微氧水解酸化效果.结果表明,微氧环境提高了兼性水解酸化菌的生理代谢功能,曝气搅拌改善了水力条件,在最短HRT为10h ,最大OLR为20kg/(m³·d)条件下,酸化率为58.64%,出水VFA为4825mg/L ,极大地改善了废水的生物降解性能,BOD₅/COD升高了17%左右,为后续好氧生物处理提供了良好的基质准备.在进水水质波动较大的情况下,出水水质相对稳定,出水COD和SS浓度分别为7000～8000mg/L和150～300mg/L ,COD和SS去除率分别为15%～30%和90%～95%.出水VFA的变化滞后于酸化率的变化,酸化率能更好地表征水解酸化系统的效果.反应器底部的污泥床层是VFA生成的主要反应区,随着OLR的升高,达到稳定VFA浓度的反应器高度逐渐增加.填料区功能主要在于截留出水中的SS.污泥以粒径为0.5～1.0mm之间的小颗粒污泥和絮状污泥为主.     

厌氧酸化—好氧法处理高浓度洗毛废水尾浆试验研究

采用厌氧酸化－好氧工艺对高浓度洗毛废水尾浆进行处理。试验结果表明，对于ＣＯＤ为２５０００ｍｇ／Ｌ的原废水，经１ｄ的厌氧酸化和１ｄ的二段串联的间歇活性污泥法好氧曝气处理，ＣＯＤ和ＢＯＤ５的总去除率分别达到９２％和９９％以上，生化处理出水ＣＯＤ为１５００～２０００ｍｇ／Ｌ，ＢＯＤ５＜６０ｍｇ／Ｌ。     

水解作为污水生物脱氮预处理工艺的可行性研究

通过现场中试对水解过程有机物的降解和SS去除情况进行分析，并通过批量实验对比了水解前后污水的反硝化速率。结果表明：采用厌氧水解取代初沉池作为生物脱氮的预处理工艺，可以有效提高后续生物处理工艺的效率，并可补充一定量的反硝化碳源。     

水解酸化——好氧工艺处理异丙醇工业废水

感光材料工业排出的异丙醇废水的BOD5／COcr比值为0．40左右，可生化性良好；经水解酸化处理后该废水的BOD5／CODcr比值可提高至0．5左右，平均增加了25％，证实了水解酸化菌在该工艺条件下具有提高异丙醇废水可生化性的功能。水解酸化—好氧串联工艺对该废水总的处理效果表明：在异丙醇废水CODcr进水浓度2000～3000mg／l范围内，CODcr总去除率可达90％左右，BOD5总去除率可达95％左右。水解酸化后好氧生化系统的动力学最大比降解速度K＝4．35／日，半速度常数K＝587mg／l。     

水解酸化工艺的改进

综合水解酸化工艺传统的"膜法"和"泥法"两种工艺的优点,开发一种新的水解酸化工艺。把新工艺和传统的"膜法"工艺并联运行,进行对比实验,发现新工艺在有机物和色度的去除以及提高废水的可生化性方面均具有优势,COD去除率20%~30%,色度去除率60%,出水ρ(BOD5)/ρ(COD)在0.7左右。     

对流云云中酸化的数值模拟——Ⅰ.模式建立和初步结果

发展了一维半、时变、微物理过程参数化处理的对流云云雨酸化的物理-化学模式,较为全面地考虑了污染气体向液水的质量传输过程以及液相化学反应动力学过程.通过初步模拟发现,垂直上升气流会很快把低层高浓度SO_τ气体输送到云的上层,从而使酸化过程得到加强;云滴与雨滴微物理结构的不同,对污染气体的吸收影响很大,小的云滴比雨滴更易酸化,云、雨水对污染气体的吸收和云、雨水的比含水量有关.因对流云云内外交换强烈,液水吸收掉的污染气体量相对于环境场而言是很小的.